Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Влияние термического и импульсного лазерного отжига на фотолюминесценцию CVD-пленок нитрида кремния


https://doi.org/10.29235/1561-2430-2019-55-2-225-231

Полный текст:


Аннотация

Изучены светоизлучающие свойства обогащенных кремнием пленок нитрида кремния, осажденных на кремниевые подложки Si(100) методами плазмохимического осаждения (PECVD) и газофазного химического осаждения при низком давлении (LPCVD). Несмотря на сходный стехиометрический состав (отношение Si/N), пленки нитрида кремния SiN1,1, полученные различными способами, излучают в разных спектральных областях. Максимумы фотолюминесценции (ФЛ) лежат в красной (640 нм) и синей (470 нм) областях спектра для пленок, полученных методами PECVD и LPCVD соответственно. Печной и лазерный отжиг рубиновым лазером (694 нм, 70 нс) по-разному влияет на светоизлучающие свойства PECVD- и LPCVD-пленок нитрида кремния. Так, печной отжиг при температуре 600 °C приводит к резкому возрастанию интенсивности ФЛ для пленки, полученной методом PECVD, тогда как печной отжиг пленки, сформированной методом LPCVD, приводит только к тушению исходного сигнала ФЛ. Напротив, лазерный отжиг не подходит для пленки, полученной плазмохимическим методом. Для данной пленки наблюдается уменьшение интенсивности доминирующей полосы в красной области с увеличением плотности энергии в лазерном импульсе от 0,45 до 1,4 Дж/см2 . Кроме того, после облучения импульсами с энергией больше 1 Дж/см2 наблюдается абляция нитридной пленки. При этом увеличивается интенсивность свечения в синей области, природу которого мы связываем с формированием поликремния под нитридным слоем. С другой стороны, пленка, полученная методом LPCVD, демонстрирует высокую стойкость к лазерному воздействию. При этом облучение LPCVD-пленки двойным импульсом (1,4 + 2 Дж/см2) приводит к усилению сигнала люминесценции, чего не удавалось достичь с помощью печного отжига.


Об авторах

И. Н. Пархоменко
Белорусский государственный университет
Беларусь

Пархоменко Ирина Николаевна – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник НИЛ «Материалов и приборных структур микро- и наноэлектроники»

ул. Курчатова, 5, 220108, г. Минск, Республика Беларусь

 



И. А. Романов
Белорусский государственный университет
Беларусь

Романов Иван Александрович – аспирант факультета радиофизики и компьютерных технологий, младший научный сотрудник НИЛ «Материалов и приборных структур микро- и наноэлектроники»

ул. Курчатова, 1, 220108, г. Минск, Республика Беларусь



М. А. Моховиков
Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко Белорусского государственного университета
Беларусь

Моховиков Максим Александрович – младший научный сотрудник лаборатории элионики

ул. Курчатова, 7, 220108, г. Минск, Республика Беларусь



Л. А. Власукова
Белорусский государственный университет
Беларусь

Власукова Людмила Александровна – кандидат физико-математических наук, заведующий НИЛ «Материалов и приборных структур микро- и наноэлектроники»

ул. Курчатова, 5, 220108, г. Минск, Республика Беларусь



Г. Д. Ивлев
Белорусский государственный университет
Беларусь

Ивлев Геннадий Дмитриевич – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник НИЛ «Материалов и приборных структур микро- и наноэлектроники»

ул. Курчатова, 7, 220108, г. Минск, Республика Беларусь



Ф. Ф. Комаров
Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко Белорусского государственного университета
Беларусь

Комаров Фадей Фадеевич – член-корреспондент НАН Беларуси, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией элионики

ул. Курчатова, 7, 220108, г. Минск, Республика Беларусь



Н. С. Ковальчук
ОАО «Интеграл»
Беларусь

Ковальчук Наталья Станиславовна – кандидат технических наук, заместитель главного инженера

ул. Казинца, 121 А, 220108, г. Минск, Республика Беларусь



А. В. Мудрый
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению
Беларусь

Мудрый Александр Викторович – кандидат физико-математических наук, главный научный сотрудник

ул. П. Бровки, 19, 220072, г. Минск, Республика Беларусь



В. Д. Живулько
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению
Беларусь

Живулько Вадим Дмитриевич – младший научный сотрудник

ул. П. Бровки, 19, 220072, г. Минск, Республика Беларусь



Д. В. Шулейко
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Россия

Шулейко Дмитрий Валерьевич – аспирант физического факультета

Ленинские горы, 1, 119991, г. Москва, Российская Федерация



Ф. В. Кашаев
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Россия

Кашаев Федор Владимирович – аспирант физического факультета

Ленинские горы, 1, 119991, г. Москва, Российская Федерация



Список литературы

1. Singh S. P., Srivastava P. Recent progress in the understanding of Si-nanostructures formation in a-SiN x :H thin film for Si-based optoelectronic devices. Solid State Phenomena, 2011, vol. 171, pp. 1–17. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.171.1

2. Mercaldo L. V., Esposito E. M., Veneri P. D., Rezgui B., Sibai A., Bremond G. Photoluminescence properties of partially phase separated silicon nitride films. Journal of Applied Physics, 2011, vol. 109, pp. 093512 (5 p.). https://doi.org/10.1063/1.3575172

3. Shuleiko D. V., Zabotnov S. V., Zhigunov D. M., Zelenina A. A., Kamenskih I. A., Kashkarov P. K. Photoluminescence of amorphous and crystalline silicon nanoclusters in silicon nitride and oxide superlattices. Semiconductors,2017, vol. 51, no. 2, pp. 196–202. https://doi.org/10.1134/S1063782617020208

4. Kistner J., Chen X., Wenig Y., Strunk H. P., Schubert M. B., Werner. J. H. Photoluminescence from silicon nitride – no quantum effect. Journal of Applied Physics, 2011, vol. 110, no. 10, pp. 023520 (5 p.). https://doi.org/10.1063/1.3607975

5. Hiller D., Zelenina A., Gutsch S., Dyakov S. A., Lopez-Vidrier L., Estrade S., Peiro F., Garrido B., Valenta J., Korinek M., Trojanek F., Maly P., Schnabel M., Weiss C., Janz S., Zachrias M. Absence of quantum confinement effects in the photoluminescence of Si3N4-embedded Si nanocrystals. Journal of Applied Physics, 2014, vol. 115, no. 20, pp. 204301 (9 p.). https://doi.org/10.1063/1.4878699

6. Vlasukova L. A., Komarov F. F., Parkhomenko I. N., Milchanin O. V., Makhavikou M. A., Mudryi A. V., Żuk J., Kopychiński P., Togambayeva A. K. Visible photoluminescence of non-stoichiometric silicon nitride films: the effect of annealing temperature and atmosphere. Journal of Applied Spectroscopy, 2015, vol. 82, no 3, pp. 386–389. https://doi.org/10.1007/s10812-015-0117-9

7. Parkhomenko I., Vlasukova L., Komarov F., Milchanin O., Makhavikou M., Mudryi A., Zhivul ko V., Żuk J., Kopyciński P., Murzalinov D. Origin of visible photoluminescence from Si-rich and N-rich silicon nitride film.Thin Solid Films, 2017, vol. 626, pp. 70–75. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2017.02.027

8. Joshi B. C., Eranna G., Runthala D. P., Dixit B. B., Wadhawan O. P., Vyas P. D. LPCVD and PECVD silicon nitride for microelectronics technology.Indian Journal of Engineering and Materials Sciences, 2000, vol. 7, pp. 303–309. URL http://hdl.handle.net/123456789/24418

9. Volodin V. A., Efremov M. D., Gritsenko V. A., and. Kochubei S. A. Raman study of silicon nanocrystals formed in SiN x films by excimer laser or thermal annealing, Applied Physics Letters, 1998, vol. 73, no. 9, pp. 1212–1214. https://doi.org/10.1063/1.122130

10. Choi D. H., Kim H. S., Oh S. Y., Lee C. H. Drastic improvement of as-sputtered silicon nitride thin film quality at room temperature by ArF excimer-laser annealing method. Current Applied Physics,2016, vol. 16, no. 8, pp. 876–885. https://doi.org/10.1016/j.cap.2016.03.017

11. Yang S., Cai W., Zeng H., Li Z. Polycrystalline Si nanoparticles and their strong aging enhancement of blue photoluminescence.Journal of Applied Physics, 2008, vol. 104, no. 2, pp. 0235516 (5 p.). https://doi.org/10.1063/1.2957053


Дополнительные файлы

Просмотров: 163

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-2430 (Print)
ISSN 2524-2415 (Online)